晶圓代工：先進(jìn)制程大戰一觸即發(fā)！

AI時(shí)代，高性能芯片重要性日益凸顯，推動(dòng)先進(jìn)制程芯片成為晶圓代工行業(yè)競爭的“關(guān)鍵武器”；與此同時(shí)，消費電子市場(chǎng)盡管需求尚未恢復，但在旗艦手機不斷迭代助攻之下，先進(jìn)制程芯片同樣在手機市場(chǎng)贏(yíng)得發(fā)展空間。臺積電、三星、Rapidus最新動(dòng)態(tài)顯示，3nm芯片商用進(jìn)程不斷推進(jìn)，2nm芯片量產(chǎn)在即，大戰一觸即發(fā)。

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三星3nm良率改善，有望應用于下一代折疊手機

韓媒近日報道，三星第2代3nm GAA（Gate-All-Around）工藝進(jìn)入穩定階段，工藝良率已改善，受益于此，三星采用3nm工藝的Exynos 2500處理器商用進(jìn)程有望順利開(kāi)展。

圖片來(lái)源：三星

此前媒體報道，由于3nm良率不及預期，三星即將發(fā)布的Galaxy S25系列首批手機將不會(huì )搭載Exynos 2500，而會(huì )選用由臺積電3nm制程生產(chǎn)的高通Snapdragon 8 Gen 4處理器。

隨著(zhù)三星3nm芯片良率提升，三星可能會(huì )在明年發(fā)布Galaxy Z Flip FE、Galaxy Z Flip7等下一代折疊屏手機上，使用Exynos 2500處理器。

除了3nm之外，三星亦在積極推動(dòng)2nm芯片發(fā)展。按照三星技術(shù)路線(xiàn)規劃，該公司將自2025年起首先于移動(dòng)終端量產(chǎn)2nm制程芯片，隨后在2026年將其用于高性能計算（HPC）產(chǎn)品，并于2027年擴至車(chē)用芯片。

另?yè)I(yè)界透露，三星正在開(kāi)發(fā)下一代Exynos芯片，代號為 "Ulysses"，計劃用于 Galaxy S27。這款芯片將采用第二代 2nm工藝 ( SF2P ) ，旨在提升性能和效率，以恢復三星在移動(dòng)端市場(chǎng)的競爭力。

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臺積電沖刺2nm，有關(guān)鍵秘密武器？

臺積電同樣將于2025年量產(chǎn)2nm芯片，隨著(zhù)時(shí)間臨近，這家晶圓代工大廠(chǎng)開(kāi)始發(fā)起沖刺。

媒體最新報道，臺積電已經(jīng)對2nm節點(diǎn)制程進(jìn)行試產(chǎn)，良率超過(guò)了60%。不僅如此，業(yè)界預計臺積電可能會(huì )以更快的速度，將良率提升到70%以上，為2nm節點(diǎn)制程技術(shù)量產(chǎn)留下更加充裕的調適時(shí)間。

按照臺積電的計劃，2nm節點(diǎn)制程技術(shù)將于2025年進(jìn)入大規模生產(chǎn)階段，而且有著(zhù)高于3nm節點(diǎn)制程的市場(chǎng)需求。不過(guò)，2nm面臨更高成本，此前業(yè)界評估，每片2nm節點(diǎn)制程技術(shù)的晶圓定價(jià)預計將超過(guò)3萬(wàn)美元。另?yè)蟮溃?026年iPhone 18 Pro的A20 Pro處理器將首度采用臺積電2nm制程生產(chǎn)，芯片價(jià)格將因此上揚，漲幅高達70%。隨著(zhù)成本高漲，iPhone 18 Pro手機報價(jià)可能調漲。

這一背景下，如何克服成本難題，以推動(dòng)2nm芯片盡快量產(chǎn)商用成為晶圓代工廠(chǎng)商一大考驗。

對此，報道指出，臺積電將在2nm芯片生產(chǎn)中提供一種名為CyberShuttle的服務(wù)，允許客戶(hù)在同一片晶圓中進(jìn)行測試與評估芯片。CyberShuttle也可以被稱(chēng)做是晶圓共用服務(wù)，一方面節省客戶(hù)大量的設計和光罩生產(chǎn)成本，另一方面加快了測試生產(chǎn)的速度。

目前尚不清楚臺積電具體的措施，以及成本降低的幅度。不過(guò)，考慮到市場(chǎng)對于2nm的需求，以及高昂的生產(chǎn)成本，這些節約成本的措施是有必要的。

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Rapidus明年4月試產(chǎn)2nm，已與兩家EDA大廠(chǎng)達成合作

晶圓代工“新貴”Rapidus公司的2nm進(jìn)展也在有序推進(jìn)中，近期Rapidus會(huì )長(cháng)東哲郎對外表示，在2025年3月底，Rapidus將完成試產(chǎn)2nm芯片所需的全部設備設置工作，4月起啟動(dòng)試產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)際生產(chǎn)2nm芯片。

資料顯示，Rapidus成立于2022年8月，由豐田、Sony、NTT、NEC、軟銀、Denso、鎧俠、三菱UFJ等8家日企共同出資設立。2nm芯片生產(chǎn)中，Rapidus與IBM簽訂了合作協(xié)議，開(kāi)發(fā)基于IBM 2nm制程技術(shù)。

近期，IBM和Rapidus于IEEE IEDM 2024國際電子元件會(huì )議期間，展示了合作的多閾值電壓GAA晶體管成果，有望用于Rapidus的2nm量產(chǎn)。

圖片來(lái)源：IBM

先進(jìn)制程升級至2納米節點(diǎn)后，晶體管結構由使用多年的FinFET鰭式場(chǎng)效應晶體管，轉成GAAFET全環(huán)繞柵極場(chǎng)效應晶體管， 如何達多閾值電壓（Multi Vt），讓芯片以較低電壓執行復雜計算是個(gè)挑戰。

IBM強調，2nm制程N型和P型半導體通道，距離相當狹窄，需精確曝光達到多閾值電壓，也不影響半導體性能。IBM攜手Rapidus導入兩種選擇性減少層（SLR）芯片構建，成功達成目標。IBM研究院高級技術(shù)人員Bao Ruqiang表示，與FinFET相較，Nanosheet納米片結構非常不同，且更復雜。新技術(shù)比以前方法更簡(jiǎn)單。相信將使合作伙伴Rapidus更容易可靠量產(chǎn)2納米芯片。

此外，在上游EDA環(huán)節，Rapidus還得到了來(lái)自EDA大廠(chǎng)的助力。近期Rapidus宣布已經(jīng)與Synopsys和Cadence簽署2nm合作協(xié)議，其中，Rapidus與Cadence的合作，將支持Rapidus采用背面供電網(wǎng)絡(luò ) （BSPDN）技術(shù)的2nm GAA工藝，為客戶(hù)提供設計解決方案和IP組合；Rapidus與Synopsys在EDA流程、IP和專(zhuān)家方法服務(wù)方面的廣泛合作，有望使設計人員能夠為Rapidus 2nm GAA 工藝實(shí)現最佳結果質(zhì)量和高制造良率。